Устройство для моделирования первичного двигателя синхронного генератора Советский патент 1975 года по МПК G06G7/62 

1

Изобретение относится к устройствам моделирования на электродинамических моделях процессов в энергосистемах и может быть использовано при исследованиях на моделях переходных режимов в натурных энергосистемах.

Системы привода модельных генерато- ров содержат аналоговую модель первичного двигателя натурного генератора, которая моделирует паровую или гидротурбину и ее регулятор скорости.

Известная система привода модельного генератора электродинамической модели содержит последовательно соединенные бло изменения скорости вращения, блок моделирования регулятора скорости, блок моделирования турбины, сумматор, усилитель мощности и двигатель, через датчик скорости подключенный к входу блока моделирования регулятора скорости, блок моделирования гидроудара (или, парового котла), по входу соединенный с блоком моделирования регулятора скорости и выходом подключенный к блоку моделирования турбины блок коррекции, по входу подключенный к

блоку моделирования турбины и выходом подключенный к сумматору, источник задающих напряжений к источник единичных лмпульсов.

При использовании этой схемы привода восстановление синхронизма и исходного режима модельного генератора, выпавтиег-о из синхронизма, производится с помошью блока изменения скорости вращения, который является элементом ручной регулировки. При этом требуется.осуществить вручную два взаимно противоположных действия: для возвращения генератора в сннхронизм необходимо изменить уставку блока изменения скорости вращения, а для восстановления исходного значения мощности необходимо вернуть уставку указанного блока в прежнее положение. OcyщecтвJe ние этих операций требует значительной . затраты времени и обусловливает низкую скорость проведения экспериментов. Кро :того при использовании этой i-e может быть ДОСТИ1 нута требуемая точность восстановления исходного режима, что ухудщает качество эксперимента. В ркдо .

случаев при выпадении модельного генератора из синхронизма под действием больших возмущений, воздействие на блок изменения скорости вращения не может обеспечить восстановление синхронного режима и требуется отклю ч8ние генератора1 от сети с последующей его синхронизацией, что также должно производиться вручную с большими затратами времени.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия устройства.

Достигается это благодаря тому, что предложенное устройство содержит блоки ( сравнения, схему ИЛИ, одновибратор, (блок вычитания, усилитель, ключ и блок запаздывания, причем выход датчика скорости подключен к первым входам блоков сравнения и блока вычитания, ко вторым входам которых подключены выходы источника задающих напряжений, выходы блоков сравнения подключены к входам схемы ИЛИ, выход которой подключен к одновибратору, соединённому выходом с управляющим входом ключа, выход блока вычитания через последовательно соединенные усилитель, ключ . и блок запаздывания подключён к дополнительному входу сумматора.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Она содержит блок 1 изменения скорости вращения, блок 2 моделирования регулятора скорости, блок 3 моделирования ; гидроудара (или парового котла), блок 4 j моделирования турбины, блок 5 коррекции, сумматор 6, усилитель мощности 7, двигав тель 8, источник 9 задающих напряжений, датчик 10 скорости, источник 11 единичных импульсов, блоки 12 и 13 сравнения, схему ИЛИ 14, одновибратор 15, ключ 16, усилитель 17, блок 18 запаздывания и блок 19 вычитания.

Блоки 1-11 аналогичны по назначению и исполнению соответствующим блокам известной системы привода модельного генератора.

Возможность восстановления синхронизма и предаварийного режима подключенного к двигателю модельного генератора без воздействия на блок 1 изменения скорости вращения и без отключения генератора сети реализована с помощью блоков 1219.

Блоки 12 и 13 выполнены в виде пороговых элементов. Назначение блока сравнения состоит из формирования единичного сигнала на выходе при превышении уровнем входного сигнала U ц, уставки срабатывания UjjQ, , которая выбирается больше значения U(oo . соответствующего синхронной частоте.

Блок сравнения 13 предназначен для . формирования единичного сигнала на выхо-, де при понижении уровня входного сигнала U(j ниже уставки срабатывания L/cjj, которая выбирается меньше значения (J .

Схема 14 .ИЛИ предназначена для формирования сигнала на ее выходе при по-,

ступлении сигнала на один из трех ее входов.

С помощью одновибратора 15 осуществляется формирование сигнала заданной длительности при подаче на его вход длитель-

ного или кратковременного единичного сигнала, а с помощью ключа 16 осуществляется связь между выходом усилителя 17 и входом блока 18 запаздывания.

Функция блока 18 аапаздьгаания заклю-

чается в создании замедления изменения сигнала на выходе этого блока при снятии сигнала с его входа.

Блок 19 вычитания предназначен для формирования разности между сигналом ,

пропорциональным частоте э. д. с. модельного гене ратора, и сигналом Ucj , пропорциональным синхронной частоте.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии (модельный генератор, подключаемый к предложенному уст- J ройству, находится в синхронизме) его режим по активной мощности определяется сигналом на выходе сумматора 6.

При синхронной скорости (частота э.д. с.

модельного генератора равна синхронной частоте) уровень сигнала на выходе датчика 10 скорости лежит ниже уставки (порога) срабатывания блока 12 и выше уставки (порога) срабатывания блока 13 и,

следовательно, сигналы на выходах этих блоков отсутствуют. При этом на выходах блоков 14 и 15 также сигналы не появляются и ключ 16 отключен. В этом случае сигнал на выходе сумматора 6 определяется только сигналами на выходе блока 5 коррекции и блока 4 моделирования турбины, которые в установившемся режиме при синхронной скорости определяюгтся уставкой блока 1 изменения скорости вращения.

При выпадении модельного генератора из синхронизма под действием аварийного возмущения и выходе частоты его э..д, с. « ; за пределы диапазона, определяемого уставками блоков сравнения, на выходе одно, го из блоков 12 или 13 появляется единичный сигнал, что ведет к появлению такого же сигнала на выходе схемы 14 ИЛИ и, следовательно, к запуску одновибратора 15. На выходе последнего пояБлйется сигнал, включающий ключ 16. При этом сигнал с выхода блока 19 вычитания, пропорциональный отклонению часто ты э. д. с. модельного генератора от синх ронного значения, через усилитель 17, клю 16 и блок запаздывания 18 поступает на дополнительный вход сумматора 6. Этот сигнал при большом коэффициенте усиления (К 50-1ОО) усилителя 17 превышает по модулю сумму сигналов на двух других входах сумматора 6 даже при малых откло ниях частоты от синхронной (1-2%). В этом едучае его действие эквивалентно действию безинерционного регулятора скорости с малым статизмом, создающего на валу большой демпфирующий момент, который возвращает генератор к синхронной скорости и удерживает его в синхронизме. Через время, определяемое уставкой одновибратора 15, сигнал на его выходе исчезает, что ведет к отключению ключа 16. При этом с дополнительного входа сумматора 6 плавно снимается сигнал, обусловленный неточностью датчика 1О скорости и схема возвращается в исходное состояние. Поскольку в процессе рессинхронизации никакого воздействия на блок 1 не производилось, то сигнал на выходе сумматора 6 принимает исходное значение и, следовательно, восстанавливается исходное значение момента и активной мощност модельного генератора, подключенного к предложенному устройству-. В тех случаях, когда скорость модель ного генератора не выходит за пределы ра бочего диапазона, а по условиям проведения эксперимента требуется осуществить Ресинхронизацию и восстановление исходного режима, это может быть осуществлено путем подачи единичного сигнала на третий вход схемы 14 ИЛИ с выхода блока единичных импульсов Ц. При этом процесс-ресдию ронизациии восстановления .исходного режима происходит точно так ж как и при срабатывании блока 12 или 13 Уставка одновибратора 15, определяющая время процесса рёссинхронизации и , восстановления исходного режима, выбирае ся большей, чем время, требуемое для возврата модельного генератора к синхрон ной скорости и снятия аварийного возмущения. Предложенное устройство может быть | использовано на электродинамических моделях при исс дедованиях статической и динамической устойчивости, исследовании средств релейной защиты и противоаварий. ной автоматики. Оно позволяет автоматизировать проведение экспериментов, повысить, точность и скорость восстановления предаварийного режима модетшных генераторов. Кроме того, данное устройство обеспечивает защиту модельных генераторов от разгона за пределы допустимых значений скорости. Предмет изобретения Устройство -для моделирования первичного двигателя синхронного генератора, содержащее последовательно соединенные блок изменения скорости вращения, блок моделирования регулятора скорости, блок моделирования турбины,сумматор, усилитель мощности и двигатель, через датчик скорости подключенный ко входу блока моделирования регулятора- скорости, блок моделирования гидроудара и парового котла, по входу соединенный с блоком моделирования регулятора скорости и выходом подключенный к блоку моделирования турбины, блок коррекции, по входу подключенный к I .блоку моделированиятурбины-и выходом подключенный к сумматору, источник задающих напряжений и источник единичных |Импульсов, отличающееся тем, ;что, с целью повышения точности и быстродействия, оно содержит блоки сравнения, ;схему ГИЛИ, одновибратор, блок вычитания, усилитель, ключ и блок запаздывания, причем выход датчика скорости подключен к первым входам блоков сравнения и блока вычитания, ко вторым входам которых подключены выходы источника задающих напряжений, выходы блоков сравнения подключены к первым двум входам схемы ИЛИ, третий вход которой подключен к выходу I источника единичньгх импульсов, выход схеjMbF ИЛИ подключен к одновибратору, jсоединенному выходом с управляющим вхо|Дом ключа, выход блока вычитания .. через .последовательно соединенные усилитель, ключ и блок запаздывания подключен к дополнительному входу сумматора.

К модельному генератору